JP2005061239A

JP2005061239A - 内燃機関の燃料噴射制御装置

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Publication number: JP2005061239A
Application number: JP2003207488A
Authority: JP
Inventors: Taro Aoyama; 太郎青山; Shizuo Sasaki; 静夫佐々木; Kazuhisa Inagaki; 和久稲垣
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】パイロット燃料噴射における噴射量を迅速且つ確実に最適値へと制御することが可能な燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】メイン燃料噴射の前にパイロット燃料噴射を行う内燃機関の本発明の燃料噴射制御装置は、燃焼室内圧力を検出する筒内圧センサ２９と、該筒内圧センサで検出した実際の燃焼室内圧力と機関クランク角とを用いて燃焼室内に発生した筒内発熱量に関する発熱パラメータを算出する発熱パラメータ算出手段とを具備する。パイロット燃料噴射による燃料がほとんど燃焼しており且つメイン燃料噴射による燃料がまだほとんど燃焼していないパイロット噴射燃料燃焼終了時期に、上記発熱パラメータ算出手段によって算出された発熱パラメータの値に基づいて、次回以降のパイロット燃料噴射による燃料噴射量を制御する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳細にはディーゼル機関の燃焼を最適化する燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の排気ガス規制の強化や騒音低減に対する要求から、ディーゼル機関においても燃焼室内での燃焼最適化の要求が高まってきている。燃焼最適化のためにはディーゼル機関においても燃料噴射量、燃料噴射時期、噴射期間などを正確に制御することが必要となる。
【０００３】
しかし、ディーゼル機関では、一般に吸入空気量の調整は行わず機関負荷は燃料噴射量により制御している。従って、ディーゼル機関では理論空燃比よりかなり高いリーン空燃比領域で燃焼が行われ、しかも負荷に応じて空燃比が変化する。このため、従来ディーゼル機関では、ガソリン機関のように、空燃比を厳密に制御することは行われておらず、燃料噴射量、燃料噴射時期などの燃料噴射パラメータもガソリン機関ほどには精密な制御は行われていない。又、従来、ディーゼル機関では機関運転条件（機関回転数、機関負荷など）から燃料噴射量、噴射時期、噴射圧などの燃料噴射特性値の目標値を決定し、この目標値に応じて燃料噴射弁をオープンループ制御しているが、オープンループ制御では、実際の燃料噴射量が目標噴射量に対して誤差を生じることを防止できず、燃焼状態を目標とする状態に正確に制御することは困難であった。
【０００４】
更に、排気ガス性状の改善と騒音の低減のためには、各気筒の１サイクル中に、メイン燃料噴射の前後に複数回の燃料噴射を行い、燃焼状態を最適に調整するマルチ燃料噴射が有効である。しかし、マルチ燃料噴射を行うためには、複数回の燃料噴射のそれぞれの燃料噴射量と噴射時期とを精密に制御する必要がある。また、燃焼状態改善のために最近ディーゼル機関において採用されるようになったコモンレール式高圧燃料噴射装置では、燃料噴射時間が短く、しかも噴射中に燃料噴射圧が変化する等のため、燃料噴射量に誤差を生じやすい問題がある。このため、コモンレール式高圧燃料噴射装置では燃料噴射弁の公差を小さく設定して燃料噴射精度を向上させる等の対策が取られているが、実際には燃料噴射弁は各部の摩耗などにより使用期間とともに燃料噴射特性が変化するため、オープンループ制御を行っていたのでは燃料噴射特性値を常に正確に目標値に一致させることは困難である。
【０００５】
このように、ディーゼル機関では燃料噴射量などに誤差が生じやすいため最適な燃焼状態を得る目標値を設定できても、実際にその燃料噴射量を目標値に合致させることが困難な事情がある。
燃焼状態を目標とする燃焼状態に合致させるためには、実際の燃焼状態を何らかの形で検出し、実際の燃焼状態が目標とする燃焼状態に合致するように燃料噴射量や燃料噴射時期などの燃料噴射特性値をフィードバック制御することが有効である。
【０００６】
このように、燃焼状態を検出して燃料噴射特性値をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置の例としては特許文献１に記載されたものがある。
【０００７】
特許文献１の装置は、ディーゼル機関の燃焼騒音を計測し、計測した燃焼騒音に基づいて早期燃料噴射による噴射量、早期燃料噴射の噴射時期、メイン燃料噴射の噴射時期を補正するものである。また、燃焼騒音を検出する方法として燃焼室内圧力を検出する筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力の２階時間微分値を用いている。
【０００８】
すなわち、特許文献１の装置は実際に計測した燃焼騒音に基づいて早期燃料噴射における噴射量、噴射時期、およびメイン燃料噴射における噴射時期等をフィードバック制御することにより、燃焼騒音を常に目標レベル以下に抑制するものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２４７７０３号公報
【特許文献２】
特開平１０−２３８３９５号公報
【特許文献３】
特開平１１−１７３２００号公報
【特許文献４】
特開平１１−２５７１４２号公報
【特許文献５】
特開２０００−２０５０２２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、燃焼騒音には上述したように複数の燃料噴射特性（例えば、早期燃料噴射における噴射量、噴射時期、およびメイン燃料噴射における噴射量、噴射時期等）が関与しており、どの燃料噴射特性を調整すれば燃焼騒音を目標レベル以下に抑制することができるのか不明である。したがって、特許文献１の装置では、燃焼騒音を目標レベル以下に抑制するために、各燃料噴射特性を実際に調整して燃焼騒音の変化を測定し、その変化に応じて他の燃料噴射特性を設定するという試行錯誤を繰り返さなければならない。
【００１１】
したがって、特許文献１の装置では、各燃料噴射特性値を最適値に制御するまでに時間がかかり、またその制御も複雑である。このため、一つの燃料噴射特性のみを迅速且つ確実に最適値に制御することが必要とされている。特に、早期燃料噴射における噴射量は、燃焼騒音に大きな影響を及ぼす燃料噴射特性であり、この噴射量を迅速且つ確実に最適値にすることが必要とされている。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、早期燃料噴射における噴射量を迅速且つ確実に最適値へと制御することが可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明では、機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、圧縮上死点近傍におけるメイン燃料噴射の前に早期燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、燃焼室内圧力を検出する筒内圧センサと、該筒内圧センサで検出した実際の燃焼室内圧力と機関クランク角とを用いて燃焼室内に発生した筒内発熱量に関する発熱パラメータを算出する発熱パラメータ算出手段とをさらに具備し、早期燃料噴射による燃料がほとんど燃焼しており且つメイン燃料噴射による燃料がまだほとんど燃焼していない早期噴射燃料燃焼終了時期に上記発熱パラメータ算出手段によって算出された発熱パラメータの値に基づいて、次回以降の早期燃料噴射による燃料噴射量を制御する。
第１の発明によれば、メイン燃料噴射による燃料がまだほとんど燃焼していない時期に発熱パラメータが算出されるため、算出された発熱パラメータは早期燃料噴射の影響のみを受けた値となっており、また、早期燃料噴射による燃料がほとんど燃焼した時期に発熱パラメータが算出されるため、算出された発熱パラメータは早期燃料噴射によって噴射された燃料のほとんど全てが燃焼した結果生じる筒内発熱量に関する値となっている。したがって、このように算出された発熱パラメータの値は早期燃料噴射における噴射量を大きく反映した値となっており、他の燃料噴射パラメータ、例えば、メイン燃料噴射の噴射時期等の影響がほとんどない値となっている。したがって、この発熱パラメータの値から早期燃料噴射における噴射量の多少を正確に判断することができ、よってこの噴射量を迅速且つ確実に最適値へと制御することができる。
なお、発熱パラメータ算出手段は、後述する実施形態では、ＥＣＵである。また、「早期燃料噴射」には、吸気行程中に行われる吸気中噴射と、メイン燃料噴射よりかなり早い時期（例えばメイン燃料噴射開始よりクランク角で２０度（２０°ＣＡ）以上早い時期）に行われる早期パイロット燃料噴射と、メイン燃料噴射の直前（例えば、メイン燃料噴射開始より２０°ＣＡ以内）に行われる近接パイロット燃料噴射とが含まれる。
【００１４】
第２の発明では、第１の発明において、上記発熱パラメータは、上記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐとクランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶと、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角から定まる燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅとの差ΔＰＶである。
第２の発明において、ΔＰＶは、燃焼室内における燃焼によって発生した筒内発熱量を表している。すなわち、圧力と容積との積ＰＶの値は筒内ガスのもつエネルギに対応した値であり、ＰＶの単位時間当たりの変化量は筒内ガスに付与されたエネルギ、すなわちピストンの上昇による圧縮仕事と燃焼による発熱量との和になる。ここで、ピストンの圧縮仕事によるＰＶの変化量は、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合の圧力と容積との積ＰＶｂａｓｅとして算出されており、よって、筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐとクランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶとＰＶｂａｓｅとの差ΔＰＶは気筒内での燃焼による発熱量を示す。
燃焼による筒内発熱量は燃料噴射量に対応しており、また、早期噴射燃料燃焼終了時期にΔＰＶが算出されることにより、ΔＰＶの値は比較的正確に実際の早期燃料噴射における噴射量を表す値となっている。したがって、第２の発明によれば、実際の早期燃料噴射における噴射量に基づいて次回以降の噴射量を最適に制御することができる。
【００１５】
第３の発明では、第１の発明において、上記発熱パラメータは、上記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐとクランク角θから定まる燃焼室容積Ｖの予め定めた定数κ乗との積ＰＶ^κと、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角から定まる燃焼室容積の上記定数κ乗との積ＰＶ^κｂａｓｅとの差ΔＰＶ^κである。
第３の発明において、ΔＰＶ^κ値は、燃焼室内における燃焼によって発生した筒内発熱量を近似的に表している。すなわち、内燃機関における熱発生率ｄＱ／ｄθは、下記式（１）のように表すことができる。ここで、圧縮上死点付近において行われ且つ噴射期間の短いパイロット燃料噴射では、式（１）中のＶ^１− ^κを一定と近似することができる。このため、式（１）から下記式（２）を導き出すことができ、或る期間における筒内発熱量ｄＱをその期間におけるＰＶ^κの変化量（ｄ（ＰＶ^κ））として取り出すことができる。従って、パイロット燃料噴射による燃焼前後のＰＶ^κの変化量からパイロット燃料噴射による筒内発熱量を算出することができる。
【数１】

ただし、実際には燃焼室壁面等からの燃焼室内の熱が奪われて熱損失が発生している。この熱損失分を考慮すると、パイロット燃料噴射によって増大したＰＶ^κの値と、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合にＰＶ^κが到達していると考えられるＰＶ^κの値（ＰＶ^κｂａｓｅ）との差分、すなわちΔＰＶ^κが燃焼室内における燃焼によって発生した筒内発熱量を近似的に表していると考えられる。なお、κはポリトロープ指数である。
【００１６】
第４の発明では、第３の発明において、上記ＰＶ^κｂａｓｅは、吸気弁が閉弁した後であって早期燃料噴射による燃料が燃焼を開始する前における圧縮行程中の二つの時期でのＰＶ^κの値に基づいて算出される。
気筒内のピストンの移動による圧縮および膨張を指数κのポリトロープ変化で近似することができれば、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のＰＶ^κの値は常に一定となる。しかしながら、上述したように熱損失が発生するため、ＰＶ^κの値はクランク角θが進むにつれて徐々に減少する。このＰＶ^κの値の減少は、クランク角θに対してほぼ一定の割合で起こる。したがって、早期燃料噴射によって燃焼室内で燃焼が起こる前に、筒内圧センサに基づいて算出されたＰＶ^κの値をクランク角θの異なる２点で求めることによって、ＰＶ^κｂａｓｅを比較的正確に算出することができる。
このようにＰＶ^κｂａｓｅを比較的正確に算出することができるため、このＰＶ^κｂａｓｅを用いて算出するΔＰＶ^κも比較的正確に算出することができる。
【００１７】
第５の発明では、第１〜第４のいずれか一つの発明において、上記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖと、予め定めた定数κとを用いて、Ｖのκ乗とＰとの積ＰＶ^κの値を算出し、メイン燃料噴射開始以降であって、ＰＶ^κが最小値となる時期、またはＰＶ^κのクランク角θに対する変化率ｄ（ＰＶ^κ）／ｄθが所定値を超えた時期を、上記早期噴射燃料燃焼終了時期として採用する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の燃料噴射装置を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、１は内燃機関（本実施形態では＃１から＃４の４つの気筒を備えた４気筒４サイクルディーゼル機関が使用される）、１０ａから１０ｄは機関１の＃１から＃４の各気筒燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を示している。燃料噴射弁１０ａから１０ｄは、それぞれ燃料通路（高圧燃料配管）を介して共通の蓄圧室（コモンレール）３に接続されている。コモンレール３は、高圧燃料噴射ポンプ５から供給される加圧燃料を貯留し、貯留した高圧燃料を高圧燃料配管を介して各燃料噴射弁１０ａから１０ｄに分配する機能を有する。
【００１９】
図１に２０で示すのは、機関の制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ２０は、本実施形態では、燃料ポンプ５の吐出量を制御してコモンレール３の圧力を機関運転条件に応じて定まる目標値に制御する燃料圧制御を行っている他、機関運転状態に応じて燃料噴射の噴射時期及び噴射量の目標値を設定するとともに、後述する筒内圧センサ出力に基づいて求めたパラメータを用いて燃料噴射量、噴射時期、燃料噴射圧等の燃料噴射特性値をフィードバック制御する燃料噴射制御等の機関の基本制御を行う。
【００２０】
これらの制御を行うために、本実施形態ではコモンレール３にはコモンレール内燃料圧力を検出する燃料圧センサ２７が設けられている他、機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍にはアクセル開度（運転者のアクセルペダル踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ２１が設けられている。また、図１に２３で示すのは機関１のカム軸の回転位相を検出するカム角センサ、２５で示すのはクランク軸の回転位相を検出するクランク角センサである。カム角センサ２３は、機関１のカム軸近傍に配置され、クランク回転角度に換算して７２０度毎に基準パルスを出力する。また、クランク角センサ２５は、機関１のクランク軸近傍に配置され所定クランク回転角毎（例えば１５度毎）にクランク角パルスを発生する。
【００２１】
ＥＣＵ２０は、クランク角センサ２５から入力するクランク回転角パルス信号の周波数から機関回転数を算出し、アクセル開度センサ２１から入力するアクセル開度信号と、機関回転数とに基づいて燃料噴射弁１０ａから１０ｄの燃料噴射時期と燃料噴射量との目標値を算出する。
【００２２】
また、図１に２９ａから２９ｄで示すのは、各気筒１０ａから１０ｄに配置され、気筒燃焼室内の圧力を検出する公知の形式の筒内圧センサである。筒内圧センサ２９ａから２９ｄで検出された各燃焼室内圧力は、ＡＤコンバータ３０を経てＥＣＵ２０に供給される。
【００２３】
本実施形態では、コモンレール３の燃料圧力はＥＣＵ２０により機関運転状態に応じた圧力に制御され、例えば１０ＭＰａから１５０ＭＰａ程度の高圧で、しかも広い範囲で変化する。
また、本実施形態では、機関１は各気筒の行程１サイクルの間に圧縮上死点近傍で行われるメイン燃料噴射の前に気筒内に燃料を噴射する早期燃料噴射を行う。
【００２４】
早期燃料噴射としては、例えば、以下の三つの燃料噴射が挙げられる。一つは、吸気中燃料噴射である。吸気中燃料噴射は吸気行程中（例えば吸気上死点付近）において行われる補助的な少量の燃料噴射である。二つ目は、早期パイロット燃料噴射である。早期パイロット燃料噴射は、圧縮行程中であってメイン燃料噴射よりかなり早い時期（例えばメイン燃料噴射開始よりクランク角で２０度（２０°ＣＡ）以上早い時期）に行われるパイロット燃料噴射である。
【００２５】
これら吸気中燃料噴射または早期パイロット燃料噴射で噴射された燃料は予混合気を形成し、圧縮着火するためＮＯ_Ｘやパティキュレートをほとんど生成せず、早期パイロット燃料噴射を行うことにより排気性状を向上させることができる。また、吸気中燃料噴射および早期パイロット燃料噴射は燃焼室内の温度と圧力とを上昇させ、後述する近接パイロット燃料噴射やメイン燃料噴射の着火遅れ期間を短縮するため、メイン燃料噴射による燃焼騒音やＮＯ_Ｘ生成を抑制することができる。
【００２６】
また、吸気中燃料噴射および早期パイロット燃料噴射は、比較的燃焼室内の温度圧力が低い時点で行われるため、噴射量が多い場合には噴射された燃料が液状のままシリンダ壁に到達して、潤滑油希釈などの問題を起こす。このため、噴射量が多い場合には早期パイロット燃料噴射は必要とされる噴射量を分割して少量ずつ複数回に分けて噴射することによりシリンダ壁への液状燃料の到達を防止する。
【００２７】
もう一つは、近接パイロット燃料噴射である。近接パイロット燃料噴射は、圧縮行程中であってメイン燃料噴射の直前（例えば、メイン燃料噴射開始より２０°ＣＡ以内）に行われるパイロット燃料噴射である。近接パイロット燃料噴射は、早期パイロット燃料噴射に較べて炭化水素の発生が少なく、早期パイロット燃料噴射と同様にメイン燃料噴射の着火遅れ期間を短縮してメイン燃料噴射の騒音やＮＯ_Ｘ生成を抑制することができる。
【００２８】
上記のように早期燃料噴射を行うことにより、ディーゼル機関の排気性状や騒音を改善することが可能であるが、この改善効果を得るためには早期燃料噴射における噴射量を精密に制御する必要がある。例えば、最も噴射量の精度が要求される近接パイロット燃料噴射では、１回の燃料噴射量は１．５〜２．５ｍｍ^３程度に制御する必要がある。
【００２９】
ところが、上述したように、燃料噴射弁には公差による個体間のばらつきや、使用期間による燃料噴射特性の変化などが生じるため、通常のオープンループ制御では燃料噴射の精度を向上させることはできず、充分に早期燃料噴射による効果を得ることはできない。
【００３０】
また、例えば上述した特許文献１の装置のように燃焼騒音に基づいて燃料噴射を制御しても、早期燃料噴射における噴射量を迅速且つ正確に最適な値に制御するのは困難であるという問題がある。
【００３１】
本実施形態では、筒内圧センサ２９ａ〜２９ｄ（以下、「筒内圧センサ２９」と総称する）を用いて検出した燃焼室内圧力Ｐとそのときの燃焼室容積Ｖとを用いて算出する発熱パラメータ（燃焼室内に発生した筒内発熱量に関するパラメータ）ＰＶ^κやＰＶとを用いて早期燃料噴射の噴射量を個別に正確に制御することを可能としている。
【００３２】
より詳細には、本実施形態では、以下で説明する発熱パラメータΔＰＶの値（以下、「ΔＰＶ値」と称す）を算出し、算出したΔＰＶ値に基づいて早期燃料噴射の噴射量を制御する。まず、図２を参照して、ΔＰＶの物理的な意味について説明する。
【００３３】
図２は、早期燃料噴射を行った場合の、各気筒の圧縮行程後期から膨張行程前期における発熱パラメータのクランク角θに対する変化を示す図である（クランク角θ＝０は圧縮上死点を示す）。図中、燃料噴射の噴射率が示されており、それぞれの山の面積は各燃料噴射の相対的な燃料噴射量を示している。図から分かるように、圧縮上死点近傍でメイン燃料噴射が行われ、このメイン燃料噴射に先行して早期燃料噴射が行われている。
【００３４】
また、図２において、圧力Ｐは筒内圧センサ２９で検出した実際の燃焼室内圧力のクランク角θに対する変化を示す。さらに、図２には、筒内圧センサ２９で検出した燃焼室内圧力Ｐにクランク角θに基づいて算出された燃焼室容積Ｖを乗算した発熱パラメータＰＶのクランク角θに対する変化、および筒内圧センサ２９で検出した燃焼室内圧力Ｐにクランク角θに基づいて算出された燃焼室容積Ｖをκ乗して得た値を乗算した発熱パラメータＰＶ^κのクランク角θに対する変化がそれぞれ示されている。ここで、κはポリトロープ指数である。
【００３５】
ところで、燃焼室内の気体の有するエネルギは圧力と容積との積ＰＶで表され、このＰＶの値の単位時間当たりの変化量は筒内ガスに付与されたエネルギ、すなわち単位時間当たりのピストンの上昇による圧縮仕事と、燃焼による筒内発熱量との和になる。
【００３６】
ここで、図２に示したように、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合の燃焼室内圧力と燃焼室容積との積をＰＶｂａｓｅとすると、ＰＶｂａｓｅの変化はピストンの上下動による筒内の気体のエネルギの変化を表す。よって、筒内圧センサ２９に基づいて算出されたＰＶとＰＶｂａｓｅとの差分ΔＰＶ（＝ＰＶ−ＰＶｂａｓｅ）は、燃焼による筒内発熱量を意味する。
【００３７】
したがって、早期燃料噴射によって噴射された燃料全てが燃焼したときのΔＰＶの値を算出すれば、算出したΔＰＶの値は早期燃料噴射による燃焼によって発生した総筒内発熱量を表す値となる。
【００３８】
このようにΔＰＶの値が早期燃料噴射によって発生した総筒内発熱量を表すようにするためには、その算出時期が重要である。以下では、本実施形態における、ΔＰＶの値の算出時期について説明する。
【００３９】
一般に、気筒内への燃料噴射が行われると、噴射された燃料の多くはその燃料の着火直後に燃焼するが、一部の燃料は着火直後に燃焼せずに徐々に燃焼していく。したがって、燃料の着火直後におけるΔＰＶの値を算出しても、算出したΔＰＶの値は燃料噴射において噴射された燃料のほとんど全てが燃焼した場合の総筒内発熱量に対応した値にはなっていない。このため、各燃焼噴射による総筒内発熱量を求めるためには、ΔＰＶの値の算出を燃料噴射後の比較的遅い時期に行うことが必要とされる。
【００４０】
一方、早期燃料噴射に続くメイン燃料噴射において噴射された燃料が少しでも燃焼した時期にΔＰＶの値を算出すると、算出されたΔＰＶの値には、早期燃料噴射のみならずメイン燃料噴射による燃焼の影響が含まれてしまう。したがって、早期燃料噴射による総筒内発熱量を求める場合、ΔＰＶの値の算出は、メイン燃料噴射において噴射された燃料がほとんど燃焼していない時期（図２の一点鎖線）に行うことが必要とされる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、早期燃料噴射による燃料がほとんど燃焼しており且つメイン燃料噴射による燃料がまだほとんど燃焼していない時期（以下、「早期噴射燃料燃焼終了時期」と称す）におけるΔＰＶの値を算出する。これにより、算出したΔＰＶの値は早期燃料噴射による総筒内発熱量に比例した値となっている。
【００４２】
具体的には、早期噴射燃料燃焼終了時期として、以下の三つの時期のいずれか一つの時期が用いられる。
【００４３】
まず、一つ目の時期としては、筒内圧センサ２９で検出した圧力Ｐとそのときの体積Ｖのκ乗とを乗算したＰＶ^κが、最小値をとる時期が挙げられる。
【００４４】
一般に、気筒内のピストンの移動による圧縮を指数κのポリトロープ変化で近似すると、圧力Ｐと燃焼室容積Ｖとは、ＰＶ^κ＝Ｃ（一定値）の関係を有する。すなわち、燃焼が生じず、気筒内のガスの圧縮・膨張による仕事以外のエネルギが付与等されないポリトロープ変化では、ＰＶ^κの値は常に一定となる。
ここで、κはポリトロープ指数である。ポリトロープ指数κは、予め実験などにより求めておくことができ、さらにＶはθのみの関数となるため、各クランク角θの値に対してＶ^κを予め算出しておくことも可能である。したがって、各クランク角θにおいてＰＶ^κの値は簡易な計算で算出することができる。
【００４５】
ただし、実際には燃焼室壁面等から一定の割合で燃焼室内のエネルギ（熱）が奪われて熱損失が発生し、膨張による仕事以外のエネルギの放出が行われる。このため、ＰＶ^κの値は、図２の早期燃焼噴射前から分かるように、時間、またはクランク角θに対して一定の割合で減少する。
【００４６】
一方、燃焼室内で燃焼が生じると気筒内のガスには圧縮による仕事以外にエネルギ（熱）が加えられるため、気筒内のガスの変化はもはやポリトロープ変化ではなくなり、ＰＶ^κの値は燃焼が生じている間増大を続ける。
【００４７】
したがって、ＰＶ^κの値は、筒内で燃焼が生じていない期間中に減少し、燃焼が開始されると増大する。すなわち、早期燃料噴射において噴射された燃料の多くが燃焼してからＰＶ^κの値は減少し、その後、メイン燃料噴射による燃焼が開始されるとＰＶ^κの値は増大する。このため、早期燃料噴射によるＰＶ^κの増加が終了してからＰＶ^κの値が最小となる時期が、早期燃料噴射による燃料がほとんど燃焼しており且つメイン燃料噴射による燃料がまだほとんど燃焼していない時期となっており、このような時期が早期噴射燃料燃焼終了時期とされる。
【００４８】
ただし、ＰＶ^κが最小となる時期の検出を早期燃料噴射開始前から開始すると、ＰＶ^κが最小となる時期が早期燃料噴射による燃焼の直前の時期となってしまう。したがって、このような事態を避けるため、本実施形態では、早期燃料噴射による燃焼がある程度完了してから、すなわちメイン燃料噴射が開始してからＰＶ^κが最小となる時期を早期噴射燃料燃焼終了時期としている。
【００４９】
実際には、一定クランク角毎にＰＶ^κの値を算出し、算出したＰＶ^κの値を前回算出したＰＶ^κの値と比較し、今回算出したＰＶ^κの値が前回算出したＰＶ^κの値よりも大きい場合、前回ＰＶ^κを算出したときのクランク角度θを早期噴射燃料燃焼終了時期とする。
【００５０】
二つ目の時期としては、早期燃料噴射から所定期間が経過してから、上述した発熱パラメータＰＶ^κのクランク角θに対する一次変化率（一次微分値）（以下、「ＰＶ^κ微分値」と称す）が、所定値を超えた時期が挙げられる。ここで、ＰＶ^κ微分値ｄ（ＰＶ^κ）／ｄθは、上述したように簡易な計算で算出することができる発熱パラメータＰＶ^κの値から後述するように簡単な差分計算で求めることができる。
【００５１】
上述したように、燃焼室内で燃焼が生じていない場合には、ＰＶ^κがクランク角θに対して一定の割合で減少するため、ＰＶ^κ微分値は負の一定値となる。一方、燃焼室内で燃焼が生じている場合には、ＰＶ^κが増大するため、ＰＶ^κ微分値は正の値をとる。
【００５２】
したがって、早期燃料噴射において噴射された燃料の多くが燃焼してからＰＶ^κ微分値は負の値をとり、その後、メイン燃料噴射による燃焼が開始されるとＰＶ^κ微分値は正の値をとる。よって、燃焼室内で燃焼が生じている場合に通常ＰＶ^κ微分値がとる負の値と、燃焼室内で燃焼が生じている場合にＰＶ^κ微分値がとる正の値との間の値を閾値とすると、ＰＶ^κ微分値がこの閾値を超える時期が早期燃料噴射による燃料がほとんど燃焼しており且つメイン燃料噴射による燃料がまだほとんど燃焼していない時期となっており、このような時期が早期噴射燃料燃焼終了時期とされる。なお、本実施形態では、閾値を実験等に基づいて予め所定値として定める。所定値は、例えば零である。
【００５３】
三つ目の時期としては、メイン燃料噴射の開始時期と同一の時期が挙げられる。このような時期であれば、メイン燃料噴射による燃料は全く燃焼しておらず、メイン燃料噴射によるΔＰＶへの影響を完全に排除することができる。ただし、この場合、上述した一つ目および二つ目の時期に比べて、僅かながら時期が早い。したがって、早期燃料噴射とメイン燃料噴射との噴射間隔が短い場合、メイン燃料噴射の開始時期には早期燃料噴射によって噴射された燃料の一部がまだ燃焼していなことがある。このため、早期噴射燃料燃焼終了時期として三つ目の時期を用いるのは、早期燃料噴射とメイン燃料噴射との噴射間隔が比較的長い場合に有効である。
【００５４】
なお、早期噴射燃料燃焼終了時期を上述した三つの時期のいずれの時期とした場合であっても、早期燃料噴射とメイン燃料噴射との間の噴射間隔が長いと、早期噴射燃料燃焼終了時期おけるΔＰＶの値は早期燃料噴射によって発生する総筒内発熱量に比例した値となりにくい。これは、燃焼室壁面等から燃焼室内のエネルギが奪われて熱損失が発生しており、早期燃料噴射とメイン燃料噴射との噴射間隔が長いと、ΔＰＶの値に対する熱損失の影響が大きくなることによる。すなわち、早期燃料噴射による発熱からΔＰＶの値の算出までの長い期間中に熱損失が起こり、算出されたΔＰＶの値は総筒内発熱量から熱損失分だけ小さくなった量に対応する値となってしまう。
【００５５】
そこで、早期燃料噴射とメイン燃料噴射との噴射間隔が長い場合、すなわち早期燃料噴射の噴射時期と上述した早期噴射燃料燃焼終了時期との期間が予め定めた最長期間よりも長い場合には、早期噴射燃料燃焼終了時期におけるΔＰＶの値の代わりに、早期燃料噴射の噴射時期から所定期間が経過した時期におけるΔＰＶの値を用いる。これにより、早期燃料噴射とメイン燃料噴射との噴射間隔が長い場合におけるΔＰＶに対する熱損失の影響を抑制することができる。
【００５６】
ところで、上述したように、ΔＰＶの値の算出にあたり、燃焼室内で燃焼が生じなかった場合の燃焼室内圧力と燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅを用いている。ＰＶｂａｓｅは、気筒内のピストンの移動による圧縮および膨張を指数κのポリトロープ変化で近似することにより、すなわちＰＶ^κ＝Ｃ（一定値）とすることにより、吸気弁閉弁後であって早期燃料噴射による燃焼開始前における燃焼室内圧力と、このときの燃焼室容積とから算出することができるとも考えられる。
【００５７】
しかしながら、上述したように、ポリトロープ変化では気筒内のガスの圧縮・膨張による仕事以外のエネルギが付与されないことが前提となっているが、実際には燃焼室壁面等から一定の割合で燃焼室内のエネルギ（熱）が奪われて熱損失が発生するため、燃焼室内で燃焼が生じなかった場合でも厳密にはポリトロープ変化とはなっていない。したがって、このような熱損失を考慮しつつ、燃焼室内で燃焼が生じなかった場合の燃焼室内圧力と燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅを算出する必要がある。
【００５８】
そこで、本実施形態では、熱損失を考慮しつつＰＶｂａｓｅを算出する。以下、ＰＶｂａｓｅの算出原理について説明する。
上述したように、ＰＶｂａｓｅは気筒内のピストンの移動による圧縮および膨張を指数κのポリトロープ変化で近似して算出されるＰＶから、熱損失分を減算することで求めることができる。本実施形態では、ポリトロープ変化で近似して算出される燃焼室内圧力から熱損失分を減算することで、燃焼室内で燃焼が生じなかった場合の燃焼室内圧力Ｐｂａｓｅを算出し、これにクランク角θから定まる燃焼室内容積Ｖを乗算することでＰＶｂａｓｅを求める。
【００５９】
特定のクランク角θにおけるポリトロープ変化で近似して算出される燃焼室内圧力Ｐ（θ）ｒｅｆは、吸気弁閉弁後であって早期燃料噴射による燃焼開始前の任意のクランク角における筒内圧センサに基づいて算出された燃焼室内圧力をＰ（０）、このときの燃焼室容積をＶ（０）とすると、ＰＶ^κ＝Ｃ（一定値）の関係から、式（３）のように表される。ここで、Ｖ（θ）は上記特定のクランク角θから定まる燃焼室容積である。
【数２】

【００６０】
また、熱損失による単位クランク角当たりの圧力の減少分ｄＰ_ｌｏｓｓ／ｄθは下記式（４）のように表すことができる。式（４）中のαは比例定数であり、実験的に求めることができる。そして、この式（４）を積分することにより、下記式（５）が求められる。
【数３】

【００６１】
したがって、指数κのポリトロープ変化で近似した特定のクランク角θにおける燃焼室内圧力Ｐ（θ）ｒｅｆは吸気弁閉弁後であって早期燃料噴射による燃焼開始前の任意のクランク角における燃焼室内圧力から算出することができ、また、熱損失分Ｐ（θ）ｌｏｓｓは上記任意のクランク角から特定のクランク角θまでαＰを積分することによって算出することができる。そして、特定のクランク角θにおけるＰ（θ）ｂａｓｅの値は、式（６）のようにポリトロープ変化で近似した特定のクランク角におけるＰ（θ）ｒｅｆから、上述したように算出した熱損失分に相当する圧力の減少分Ｐ（θ）ｌｏｓｓを減算することによって求めることができる。
【数４】

【００６２】
図３および図４は、早期燃料噴射によって噴射された燃料のほとんどが燃焼した場合における総筒内発熱量に対応したΔＰＶ値の算出操作を示すフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ２０により一定クランク角毎に実行される。
【００６３】
図３および図４において、ステップ１０１では現在のクランク角θと、筒内圧センサ２９で検出した燃焼室内圧力Ｐとが読み込まれる。そして、ステップ１０２では、クランク角θに基づいて現在の燃焼室容積Ｖが算出される。本実施形態では、θとＶとの関係は予め計算により求められ、θを用いた一次元マップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭに格納されている。ステップ１０２では、ステップ１０１で読み込んだθの値を用いてこの一次元マップから燃焼室容積Ｖを求める。
【００６４】
次いで、ステップ１０３では、ステップ１０１で読み込んだ圧力Ｐとステップ１０２で算出した容積Ｖとを用いてＰＶ^κが算出される。κ（ポリトロープ指数）は予め実験的に求められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに格納されている。ステップ１０４は、ＰＶ^κ微分値の算出操作を示す。本実施形態では、ＰＶ^κ微分値ｄ（ＰＶ^κ）／ｄθは、今回算出したＰＶ^κの値（ＰＶ^κ）_ｉと、前回本操作実行時に算出したＰＶ^κの値（ＰＶ^κ）_ｉ−１との差分として算出される。
【００６５】
ステップ１０５では、フラグＸＲの値が１にセットされているか否かが判定される。フラグＸＲは、早期燃料噴射が行われたか否かを示すフラグであり、ＸＲ＝１は早期燃料噴射が行われたことを示している。ステップ１０５において、早期燃料噴射が行われている（ＸＲ＝１）場合にはステップ１０６および１０７が実行されない。一方、早期燃料噴射が行われていない（ＸＲ≠１）場合にはステップ１０６へと進む。
【００６６】
ステップ１０６では、吸気弁が閉弁されたか否か判定される。吸気弁が閉弁されたか否かの判定は、吸気弁を駆動する吸気弁駆動装置（図示せず）へのＥＣＵ２０からの指令値であって開弁時期に関する指令値と、クランク角センサ２５の出力とに基づいて行われる。ステップ１０６において吸気弁が閉弁されていないと判定された場合には、ステップ１０８〜１１４は実行されない。代わりに、ステップ１０７が実行される。ステップ１０７では、ステップ１０１で読み込まれた燃焼室内圧力Ｐの値が初期値Ｐ（０）とされ、ステップ１０２で算出された燃焼室容積Ｖの値が初期値Ｖ（０）とされる。これにより、吸気弁が閉弁されるまで、これら初期値Ｐ（０）およびＶ（０）が更新されるため、これら初期値はステップ１０８〜１１４が実行されるときに吸気弁が閉弁されたときの値となっている。
【００６７】
一方、ステップ１０６において、吸気弁が閉弁されたと判定された場合にはステップ１０８へ進み、フラグＸＳの値が１に設定される。
次いで、ステップ１０９ではＰ（ｉ）ｂａｓｅが算出される。すなわち、ステップ１０９では、上記式（６）を本操作用に変形した式（７）が実行され、燃焼室内で燃焼が生じなかった場合の燃焼室内圧力Ｐ（ｉ）ｂａｓｅが算出され、ステップ１１２へと進む。なお、式（７）中のΔＰ（ｉ−１）ｒｅｆｂａｓｅについては式（８）によって算出される。また、ｉはステップ１０９での処理回数を示している。
【数５】

【００６８】
ステップ１１０および１１１では早期噴射燃料燃焼終了時期が判断される。
まず、ステップ１１０では、メイン燃料噴射が開始されたか否かが判定される。メイン燃料噴射が開始されたか否かの判定は、ＥＣＵ２０から各燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄにメイン燃料噴射の噴射指令が送信されたか否かに基づいて行われる。ステップ１１０において、メイン燃料噴射が開始されていないと判定された場合には、ステップ１１１〜１１４は実行されない。一方、ステップ１１０において、メイン燃料噴射が開始されたと判定された場合にはステップ１１１へと進む。
【００６９】
次いで、ステップ１１１では、ＰＶ^κ微分値がＣ１以上であるか否か、すなわち、早期噴射燃料燃焼終了時期に到達したか否かが判定される。Ｃ１は、実験等に基づいて予め設定される値であり、例えば零である。メイン燃料噴射による燃焼が開始されていないと、ＰＶ^κ微分値がＣ１より小さくなり、ステップ１１２およびステップ１１３は実行されない。一方、メイン燃焼噴射による燃焼が開始されると、ＰＶ^κ微分値がＣ１以上となり、ステップ１１２へと進む。ステップ１１２では、ステップ１０１で読み込まれた燃焼室内圧力Ｐからステップ１０９で算出されたＰ（ｉ）ｂａｓｅが減算された値に、ステップ１０１で読み込まれた燃焼室容積Ｖを乗算して、早期噴射燃料燃焼終了時期におけるΔＰＶの値が算出される（ΔＰＶ←（Ｐ−Ｐ（ｉ）ｂａｓｅ）・Ｖ）。次いで、ステップ１１３では、フラグＸＲの値が零にリセットされ、今サイクルの早期噴射燃料燃焼終了時期におけるΔＰＶの値の算出が終了し、次サイクルの算出が開始される。
【００７０】
上述したように、図３および図４の操作を実行することにより、各サイクル毎、および各気筒毎に早期噴射燃料燃焼終了時期におけるΔＰＶの値が算出され、記憶される。
【００７１】
次に、上述したように算出した早期噴射燃料燃焼終了時期におけるΔＰＶ値を用いた早期燃料噴射における噴射量制御について説明する。
【００７２】
本実施形態では、早期燃料噴射における噴射量はＥＣＵ２０により別途実行される図示しない燃料噴射量設定操作により、機関回転数およびアクセル開度等を用いて予め定められた関係に基づいて設定されている。本来この基本値の通りに実際の燃料噴射が行われれば、機関の燃焼状態は最適になる。しかし、実際には燃料噴射弁の噴射特性のばらつきや変化等により、基本値に相当する指令信号を燃料噴射弁に与えても実際の燃料噴射が基本値通りにならない。特に、早期燃料噴射における噴射量は少量であるため燃料噴射弁の噴射特性のばらつきや変化等の影響を大きく受け、したがって実際の噴射量の基本値からのずれ量も大きくなる傾向にある。
【００７３】
そこで、本実施形態では、早期噴射燃料燃焼終了時期におけるΔＰＶ値を用いて、実際の早期燃料噴射が基本値で行われるように早期燃料噴射における噴射量をフィードバック補正する。図５に、本実施形態における早期燃料噴射における噴射量の補正操作の手順を説明するフローチャートを示す。以下、このフローチャートに従って補正操作の手順を説明する。
【００７４】
ステップ１２１では、まず早期燃料噴射における噴射量の基本値がＥＣＵ２０から取得される。さらに、燃料噴射弁がこの基本値に相当する指令信号を受けて早期燃料噴射を行った結果、図３および図４に示した操作によって算出されたΔＰＶの値を取得する。次いで、ステップ１２２では、ステップ１２１で取得した噴射量の基本値に対応する筒内発熱量、すなわちΔＰＶの値（以下、「基本値対応ΔＰＶ値（ΔＰＶｒｅｆ）」と称す）が算出される。
【００７５】
次いで、ステップ１２３において、基本値対応ΔＰＶの値と上記算出されたΔＰＶの値との差分がＣ２よりも大きいか否か、すなわち、早期燃料噴射における噴射量の基本値と実際の燃料噴射量とのずれが一定基準よりも大きいか否かが判定される。Ｃ１は、予め設定される値であり、許容可能なずれに対応する値である。上記差分がＣ２以下であると判定された場合にはステップ１２４は実行されない。一方、差分がＣ２よりも大きいと判定された場合には、ステップ１２４へと進み、基本値対応ΔＰＶ値から上記算出されたΔＰＶの値を減算した値に基づいて、補正値が算出される。この補正値は、燃料噴射弁に指令信号を与える際に、基本値に乗算される値である。したがって、次回以降の早期燃料噴射においては、基本値に補正値を乗算した値に相当する指令信号が燃料噴射弁に与えられる。
【００７６】
ところで、ディーゼル機関において燃焼騒音が起こる理由の一つとして、メイン燃料噴射時における燃焼室内の温度が低いと着火遅れ期間が長くなり、この着火遅れ期間中に混合気の形成が進み、一気に多量の燃料が燃焼することが挙げられる。しがたがって、燃焼騒音を防ぐという観点から、上述したように算出した早期噴射燃料燃焼終了時期におけるΔＰＶの値に基づいて早期燃料噴射による燃焼室内の温度の増分を求め、その温度の増分を一定以上にするように早期噴射燃料噴射量を調整することも考えられる。そこで、上述したように算出したΔＰＶの値を用いた早期燃料噴射における噴射量制御として図６に示したような制御を行ってもよい。
【００７７】
ステップ１４１では、図３および図４に示した操作によって算出されたΔＰＶの値を取得する。次いで、ステップ１４２では、アクセル開度センサ２１およびクランク角センサ２５等から機関運転状態に関する運転パラメータ（例えば、機関負荷、機関回転数等）が取得される。そして、ステップ１４３では、ステップ１４２で取得した運転パラメータから、その機関運転状態において最小限必要な筒内発熱量に相当するΔＰＶの値（以下、「最小ΔＰＶ値（ΔＰＶｍｉｎ）」と称す）が算出される。各運転パラメータとΔＰＶｍｉｎとの関係は予め実験的に求められ、各運転パラメータを引数としたマップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭに格納されており、ΔＰＶｍｉｎの算出においてはそのマップが用いられる。
【００７８】
次いで、ステップ１４４において、ステップ１４１で取得したΔＰＶの値が、ステップ１４３で算出したΔＰＶｍｉｎの値よりも小さいか否か、すなわち、早期噴射燃料によって発生した筒内発熱量がその機関運転状態において最小限必要な筒内発熱量よりも小さいか否かが判定される。早期燃料噴射によって発生した筒内発熱量が最小限必要な筒内発熱量以上である場合（ΔＰＶ≧ΔＰＶｍｉｎ）にはステップ１４５が実行されない。一方、早期燃料噴射によって発生した筒内発熱量が最小限必要な筒内発熱量よりも小さい場合（ΔＰＶ＜ΔＰＶｍｉｎ）には、ステップ１４５へと進む。ステップ１４５では、ΔＰＶｍｉｎとΔＰＶとの差分（ΔＰＶｍｉｎ−ΔＰＶ）に対応した量だけ次回の燃料噴射量が増量補正される。
【００７９】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態の装置は、基本的に第一実施形態と同様であるが、筒内発熱量をΔＰＶではなく、後述するΔＰＶ^κから求めている。
【００８０】
ところで、内燃機関における単位クランク角当たりの筒内発熱量、すなわち熱発生率ｄＱは下記式（９）のように表せる。
【数６】

ここで、圧縮上死点付近において行われ且つ噴射期間の短い早期燃料噴射では、Ｖ^１− ^κの変化が小さく、したがってＶ^１− ^κを一定と近似することができる。この場合、式（９）を積分して下記式（１０）を導き出すことができる。したがって、筒内発熱量をＰＶ^κの値から求めることができる。
【数７】

【００８１】
このため、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合の燃焼室内圧力と燃焼室内容積のκ乗との積をＰＶ^κｂａｓｅとすると、筒内圧センサ２９に基づいて算出されたＰＶ^κからＰＶ^κｂａｓｅを減算した値ΔＰＶ^κは、燃焼による筒内発熱量に対応した値となる（ΔＰＶ^κ＝ＰＶ^κ−ＰＶ^κｂａｓｅ）。したがって、早期噴射燃料燃焼終了時期におけるΔＰＶ^κ値を算出すれば、算出したΔＰＶ^κ値は早期燃料噴射による燃焼によって発生した総筒内発熱量に対応する値となる。
【００８２】
ここで、ＰＶ^κｂａｓｅの算出方法について説明する。上述したように、気筒内のピストンの移動による圧縮および膨張を指数κのポリトロープ変化で近似することができれば、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のＰＶ^κ値は常に一定となる。しかしながら、上述したように、燃焼室壁面等から燃焼室内のエネルギ（熱）が奪われて熱損失が発生するため、ＰＶ^κ値はクランク角θが進むにつれて徐々に小さくなる。このＰＶ^κ値の減少は、クランク角θに対して一定の割合で起こるため、図２に示したようにＰＶ^κｂａｓｅは直線的に近似できる。
【００８３】
そこで、本実施形態では、吸気弁閉弁後であって早期燃料噴射による燃焼開始前におけるＰＶ^κ値とこのときのクランク角との関係を、クランク角の異なる２点で取得する。そして、このように取得したＰＶ^κ値とクランク角との関係に基づき、外挿法により図２に示したようなＰＶ^κｂａｓｅの直線の式が求める。
【００８４】
一般に、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のＰＶ^κ値の変化は緩慢であり、また、上述したＰＶ^κｂａｓｅの算出方法では、燃焼室壁面等からの熱損失分を上述したＰＶｂａｓｅを算出したときのように完全な近似によって求めているのではなく、実際の検出値に基づいて算出しているため、ＰＶ^κｂａｓｅの直線は比較的精度よく燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のＰＶ^κの変化を表している。
【００８５】
上述したＰＶｂａｓｅの算出方法では、燃焼室壁面等からの熱損失分は完全な近似によって算出されているため、ＰＶ^κｂａｓｅの算出精度はＰＶｂａｓｅの算出精度よりも高い。このため、場合によっては、ΔＰＶ^κの算出精度はΔＰＶの算出精度よりも高い。ただし、上述したようにΔＰＶ^κと筒内発熱量とは、圧縮上死点付近において行われ且つ噴射期間の短い早期燃料噴射を行ったときにのみ式（１０）に示したような関係となるため、このような早期燃料噴射を行ったときに本実施形態を利用するが好ましい。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱パラメータの値から早期燃料噴射における噴射量の多少を正確に判断することができ、よってその噴射量を迅速且つ確実に最適値へと制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用４気筒ディーゼル機関に適用した実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】早期燃料噴射を行った場合の燃焼パラメータのクランク角θに対する変化を示す図である。
【図３】早期燃料噴射によって噴射された燃料のほとんどが燃焼した場合における総筒内発熱量に対応したΔＰＶ値の算出操作を示すフローチャートの一部である。
【図４】早期燃料噴射によって噴射された燃料のほとんどが燃焼した場合における総筒内発熱量に対応したΔＰＶ値の算出操作を示すフローチャートの一部である。
【図５】早期燃料噴射における噴射量の補正操作の手順を説明するフローチャートである。
【図６】図５に示した手順とは別の早期燃料噴射における噴射量の補正操作の手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関
３…コモンレール
１０ａ〜１０ｄ…筒内燃料噴射弁
２０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１…アクセル開度センサ
２５…クランク角センサ
２９ａ〜２９ｄ…筒内圧センサ

Claims

機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、圧縮上死点近傍におけるメイン燃料噴射の前に早期燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、
燃焼室内圧力を検出する筒内圧センサと、該筒内圧センサで検出した実際の燃焼室内圧力と機関クランク角とを用いて燃焼室内に発生した筒内発熱量に関する発熱パラメータを算出する発熱パラメータ算出手段とをさらに具備し、早期燃料噴射による燃料がほとんど燃焼しており且つメイン燃料噴射による燃料がまだほとんど燃焼していない早期噴射燃料燃焼終了時期に上記発熱パラメータ算出手段によって算出された発熱パラメータの値に基づいて、次回以降の早期燃料噴射による燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置。
上記発熱パラメータは、上記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐとクランク角θから定まる燃焼室容積Ｖとの積ＰＶと、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角から定まる燃焼室容積との積ＰＶｂａｓｅとの差ΔＰＶである請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
上記発熱パラメータは、上記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐとクランク角θから定まる燃焼室容積Ｖの予め定めた定数κ乗との積ＰＶ^κと、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角から定まる燃焼室容積の上記定数κ乗との積ＰＶ^κｂａｓｅとの差ΔＰＶ^κである請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
上記ＰＶ^κｂａｓｅは、吸気弁が閉弁した後であって早期燃料噴射による燃料が燃焼を開始する前における圧縮行程中の二つの時期でのＰＶ^κの値に基づいて算出される請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
上記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Ｐと、クランク角θから定まる燃焼室容積Ｖと、予め定めた定数κとを用いて、Ｖのκ乗とＰとの積ＰＶ^κの値を算出し、メイン燃料噴射開始以降であって、ＰＶ^κが最小値となる時期、またはＰＶ^κのクランク角θに対する変化率ｄ（ＰＶ^κ）／ｄθが所定値を超えた時期を、上記早期噴射燃料燃焼終了時期として採用する請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。